(57)【要約】【目的】  リン化インジウムナノチューブの簡便な製造方法を提供すること。【構成】  酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物を、加熱炉内において、アルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱した後、赤燐粉末を加熱炉内に配置し、引き続いてアルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物を、加熱炉内において、アルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱した後、赤燐粉末を加熱炉内に配置し、引き続いてアルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱することを特徴とするリン化インジウムナノチューブの製造方法。
【請求項２】
酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の加熱時間を２０〜３０分間とし、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の加熱生成物と赤燐の加熱時間を５０〜100分間とする請求項１記載のリン化インジウムナノチューブの製造方法。
【請求項３】
酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の重量比を１：１〜1.5：１の範囲とする請
求項記１または２載のリン化インジウムナノチューブの製造方法。
【請求項４】
赤燐と、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の重量比を３：４〜１：１の範囲とする請求項１ないし３いずれか１項に記載のリン化インジウムナノチューブの製造方法。
【請求項５】
アルゴンガスの流量を100〜200sccmの範囲とする請求項１ないし４いずれか１項に記載のリン化インジウムナノチューブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、リン化インジウムナノチューブの製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、フォトディテクター、電子デバイス、光電子デバイスなどへの応用が期待されているリン化インジウムナノチューブの簡便な製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リン化インジウムは1.9ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する半導体であり、今ま
でに一次元の単結晶リン化インジウムナノワイヤーが、気相−液相−固相成長および液相合成法により製造されている（たとえば、非特許文献１〜３参照）。また、リン化インジウムをターゲット材とし、ＡｒＦエキシマレーザーを照射して金の薄膜の付いたシリコン基板上にリン化インジウムナノチューブを生成させる方法も知られている（たとえば、非特許文献４参照）。
【非特許文献１】T.J.Trentler外，サイエンス（Science），1995年，第270巻，ｐ．1791
【非特許文献２】S.Gao外，ケミカル・コミュニケーションズ（Chem.Commun.），2002年，ｐ．3064
【非特許文献３】M.S.Gudiksen外，ジャーナル・オブ・フィジカル・ケミストリーＢ（J.Phys.Chem.B），2001年，第105巻，ｐ．4062
【非特許文献４】E.P.A.M.Ballers外，ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（J.Am.Chem.Soc.），2003年，第125巻，ｐ．3440
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、レーザー加熱照射法は、レーザーおよびその他の装置を必要することから、リン化インジウムナノチューブの製造は大掛かりなものとなっており、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
この出願の発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リン化インジウムナノチューブの簡便な製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物を、加熱炉内において、アルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱した後、赤燐粉末を加熱炉内に配置し、引き続いてアルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に加熱することを特徴とするリン化インジウムナノチューブの製造方法を提供する。
【０００６】
この出願の発明は、第２には、上記第１のリン化インジウムナノワイヤーの製造方法において、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の加熱時間を２０〜３０分間とし、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の加熱生成物と赤燐の加熱時間を５０〜100分間とするリン化インジウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【０００７】
この出願の発明は、第３には、上記第１または第２のリン化インジウムナノワイヤーの製造方法において、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の重量比を１：１〜1.5：
１の範囲とするリン化インジウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【０００８】
この出願の発明は、第４には、上記第１ないし第３のいずれか１つのリン化インジウムナノワイヤーの製造方法において、赤燐と、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の重量比を３：４〜１：１の範囲とするリン化インジウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【０００９】
この出願の発明は、第５には、上記第１ないし第４のいずれか１つのリン化インジウムナノワイヤーの製造方法において、アルゴンガスの流量を100〜200sccmの範囲とするリン化インジウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
この出願の発明の第１〜第５のリン化インジウムナノチューブの製造方法によれば、単結晶のリン化インジウムナノチューブを簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施例を示しつつこの出願の発明のリン化インジウムナノチューブの製造方法についてさらに詳しく説明する。
【００１２】
たとえば、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物をアルミナボートに入れ、このアルミナボートを石英管の付いた横型電気炉の石英管の中央部に配置する。赤燐粉末は別のアルミナボートに入れ、横型電気炉の端に置く。石英管を減圧した後、アルゴンガスを流しながら1000℃以上1250℃以下に２０〜３０分間加熱する。この後、赤燐粉末を入れたアルミナボートを石英管の中央部から少し離れた位置に配置して、引き続き、アルゴンガス気流中で1000℃以上1250℃以下に５０〜100分間加熱する。すると、赤燐粉末を
入れたアルミナボート付近に黒色のウール状物質が堆積する。この黒色のウール状物質の中に単結晶のリン化インジウムナノチューブが含まれる。たとえば、長さ数マイクロメートル、外径５０〜６０ナノメートル、壁厚７〜１０ナノメートルのリン化インジウムナノチューブが含まれる。
【００１３】
加熱温度を1000℃以上1250℃以下にするのは、1250℃で反応が十分に進行し、これ以上温度を上げる必要がないからであり、1000℃より低いと、最終生成物がナノチューブではなく、ナノワイヤーになってしまうからである。
【００１４】
酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物を加熱するときの時間は、上記のとおり、２０〜３０分間を目安にすることができる。３０分間で反応性蒸気が十分発生し、２０分間未満では、反応性蒸気の生成が十分ではない。
【００１５】
また、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の加熱生成物と赤燐粉末を加熱するときの時間は、５０〜100分間の範囲が適当である。100分間で化学反応および結晶成長が完結し、５０分間未満であると、化学反応および結晶成長が十分に進行しない。
【００１６】
酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の重量比は１：１〜1.5：１の範囲が好まし
い。この範囲より酸化インジウム粉末が多いと、生成物中に酸素が含有し、また、未反応の酸化インジウムが残存しやすくなる。一方、酸化インジウムが上記範囲より少ない場合は、ナノチューブの収量が減少する傾向にある。
【００１７】
赤燐粉末と、酸化インジウム粉末と金属インジウム粉末の混合物の重量比は、３：４〜１：１の範囲が好ましい。赤燐粉末はこの範囲で十分であり、この範囲より少ないと、リン化インジウムナノチューブが成長するために必要な十分な量の赤燐蒸気を得にくくなる。
【００１８】
そして、加熱中のアルゴンガスの流量は、100〜200sccmの範囲が好ましい。200sccmよ
り流量が多いと、赤燐蒸気の量が相対的に十分でなく、100sccmよりも少ないと、生成物
中に酸素が混入しやすくなる。
【実施例】
【００１９】
和光純薬工業（株）製の酸化インジウム粉末（純度99.9％）1.5ｇと和光純薬工業（株
）製の金属インジウム粉末（純度99.9％）1.0ｇの混合物をアルミナボートに入れ、この
アルミアボートを、長さ６０ｃｍ、直径８ｃｍの石英管の付いた横型電気炉の石英管の中央部に配置した。
【００２０】
一方、和光純薬工業（株）製の赤燐粉末（純度99.5％）1.5ｇを別のアルミナボートに
入れ、このアルミナボートを石英管の端に置いた。
【００２１】
石英管内を２×１０-2Torrに減圧した後、アルゴンガスを100sccmの流量で流しながら1200℃に２０分間加熱した。そして、赤燐粉末の入ったアルミナボートを石英管の中央部
から２０ｃｍ離れた位置に移動し、アルゴン気流下で1200℃、５０分間加熱した。
【００２２】
赤燐粉末の入ったアルミナボートの付近で550〜600℃に維持された場所に黒色のウール状物質が0.4ｇ堆積した。
【００２３】
図１は、その黒色物質のＸ線回折スペクトルである。Ｘ線回折スペクトルの結果から、黒色物質は、格子定数ａ＝0.5869ｎｍの立方晶リン化インジウムの結晶と正方晶系のインジウムからなることが分かった。
【００２４】
図２は、充填物の存在しない中空の１本のナノチューブの低倍率透過型電子顕微鏡像の写真である。このナノチューブは、長さ数マイクロメートル、外径５０〜６０ナノメートル、壁厚７〜１０ナノメートルのまっすぐなチューブである。
【００２５】
図３は、充填物の入ったナノチューブの低倍率透過型電子顕微鏡像の写真である。
【００２６】
多数のチューブについて、中空なナノチューブと充填物の入ったナノチューブの比率を調べた。その比は４６：５４であった。
【００２７】
図４に、充填物の入っていない中空なナノチューブのＸ線エネルギー拡散スペクトルを示した。中空なナノチューブは、インジウムとリンからなり、その原子比は1.02：１であり、化学量論組成のリン化インジウムであることが確認された。
【００２８】
図５に、得られたリン化インジウムナノチューブの室温におけるフォトルミネッセンスのスペクトルを示した。発光ピークは835ｎｍであり、バルクの結晶のリン化インジウム
の発光ピークである918ｎｍよりも低波長側にシフトしていることが分かった。この現象
は、ナノメートルサイズの微小化による量子閉じ込め効果の結果であると考えられる。
【００２９】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、フォトディテクター、電子デバイス、光電子デバイスなどへの応用が期待されているリン化インジウムナノチューブを簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例で得られた黒色のウール状物質のＸ線回折スペクトルである。
【図２】充填物の存在しない中空の１本のナノチューブの低倍率透過型電子顕微鏡像の写真である。
【図３】充填物の入ったナノチューブの低倍率透過型電子顕微鏡像の写真である。
【図４】中空なナノチューブのＸ線エネルギー拡散スペクトルである。
【図５】実施例で得られたリン化インジウムナノチューブの室温におけるフォトルミネッセンススペクトルである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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